为提高硬度可采用恰当的热处理规范:热处理温度为380~400℃,处理时间为1h。采用这种温度处理最好有保护气体或使用真空炉,以防镀层变色。这种处理规范可充分提高镀层的硬度,同时处理周期也较短。
另外,在对化学镀镍磷层进行热处理时,不仅要考虑温度的影响,还要考虑热处理介质的影响。热处理介质对镀层硬度的影响如图3-37所示。其中镀液的组成为:NiCl 2 ·6H 2 O浓度为30g/L,NaH 2 PO 2 ·H 2 O浓度为10g/L,Na 3 C 6 H 5 O 7 ·2H 2 O浓度为15g/L,NaC 2 H 3 O 2 ·3H 2 O浓度为5g/L,pH为4.2~5.4,温度为(80±3)℃。
镀层的硬度随磷含量的增加先降低后增高。可见影响镀层磷含量的因素也影响镀层的硬度,即镀液的组分、镀液的pH值、温度,特别是次磷酸盐的浓度以及次磷酸盐浓度与镍盐浓度的比值、络合剂的种类和添加剂的数量等,对镀层的硬度都有影响。表3-12列出了镀层硬度与溶液组分、pH值、热处理温度之间的关系。
表3-12 化学镀镍层硬度与溶液组分、pH值和热处理温度的关系
化学镀镍层经热处理后硬度的提高与Ni 3 P相析出的数量和弥散度成正比。但是当磷的质量分数超过11%、热处理温度超过400℃时,Ni 3 P相开始较明显地集中,减少了它在镀层中的弥散度,反而降低了镀层的硬度。
磷的质量分数为6%~7%的镍磷镀层的显微硬度为500~700HV,而磷的质量分数为10%~13%的高磷镀层硬度约500HV,只有极少硬度超出上面所列的数值。
有研究表明,低磷和很低磷的镀层,经200℃处理后,变得更硬。磷的质量分数为2.8%的镀层热处理2天,硬度增加200HV,碳的质量分数为6.8%~7.7%的镀层,仅增加100HV,而高磷镀层的硬度不变。高磷含量镀层硬度之所以变化不大,是由于它们含有较大体积Ni 3 P相;在平衡条件下,磷的质量分数为8%的镀层,其Ni 3 P的体积分数为50%,而磷的质量分数为15%的镀层,Ni 3 P的体积分数为100%。磷含量高的镀层仅15min以后就达到最大硬度值(约850HV),中等磷含量的镀层在大约1h以后出现不太明显的最大值(约760HV),而在这一温度下的低磷镀层随时间延长,变得软下来。
镍磷合金镀层的硬度受镀层磷含量的影响,中高磷镀层硬度随磷含量升高而升高。图3-38所示为不同磷含量镀层的硬度与热处理温度的关系。
图3-38 不同磷含量镀层的硬度与热处理温度的关系
镍硼镀层维氏硬度值大约为700HV。镍硼镀层的硬度高于镍磷镀层,尤其是经过长时间热处理之后,而硼含量对其硬度无明显影响。
加入钼也能提高镍硼镀层的硬度。钼的质量分数为11%、硼的质量分数为0.3%的合金在600℃下热处理时其硬度可达到最大值,大约为1000HV。